利用铁-铜拮抗作用减少玉米铜毒害的研究

采用水培试验方法,研究了缺铁和供铁条件下玉米幼苗对不同形态铜的吸收特征以及不同浓度铜和不同形态铜对玉米幼苗吸收铁的影响。结果表明,缺铁条件下,玉米幼苗吸收铜的量随着铜浓度的升高显著增加,根系铜含量和积累的铜量显著高于地上部的铜含量和积累量。无机铜是最容易被玉米幼苗吸收的形态,而且向地上部的转运也最多。在有机络合铜中,EDTA络合铜被吸收的量最少,但在体内向地上部的相对转运比例最大。有机络合铜被吸收的总量虽然较大,但多积累于根部,向地上部运输的比例很小。增加铁的使用可以大大减少进入植物体内的铜量,并使已进入植物根系的铁更多地分布在根部,从而减少了地上部铜的含量和铜的毒害。铁存在对无机铜吸收的抑制作用最大,其次是酒石酸铜、苹果酸铜、柠檬酸铜、草酸铜,而对EDTA-铜的吸收抑制最小。     

利用铁-铜拮抗作用减少玉米铜毒害的研究

采用水培试验方法,研究了缺铁和供铁条件下玉米幼苗对不同形态铜的吸收特征以及不同浓度铜和不同形态铜对玉米幼苗吸收铁的影响.结果表明,缺铁条件下,玉米幼苗吸收铜的量随着铜浓度的升高显著增加,根系铜含量和积累的铜量显著高于地上部的铜含量和积累量.无机铜是最容易被玉米幼苗吸收的形态,而且向地上部的转运也最多.在有机络合铜中,EDTA络合铜被吸收的量最少,但在体内向地上部的相对转运比例最大.有机络合铜被吸收的总量虽然较大,但多积累于根部,向地上部运输的比例很小.增加铁的使用可以大大减少进入植物体内的铜量,并使已进入植物根系的铁更多地分布在根部,从而减少了地上部铜的含量和铜的毒害.铁存在对无机铜吸收的抑制作用最大,其次是酒石酸铜、苹果酸铜、柠檬酸铜、草酸铜,而对EDTA-铜的吸收抑制最小.     

硒酸钠对小麦幼苗生长及微量元素积累的影响

外界硫酸盐环境的变化会影响植物对硒酸盐的吸收转运,且营养元素之间的相互作用会影响植物营养状况、健康和产量。试验选取2个小麦品种冬黑1号和洛旱6号在硫充足(+S)和缺硫(-S)营养液中培养,研究不同浓度硒酸钠对小麦幼苗生长及硒、钼、铁、铜和锌元素含量的影响,从中筛选促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度。结果表明,小麦根部吸收的硒和钼可以向地上部转运,主要集中在地上部,叶片硒含量随硒酸钠浓度的增加而增加,且缺硫处理下小麦幼苗对硒和钼的吸收积累能力更强;铁、铜和锌多集中在根部,在植物体内迁移转化能力弱,适宜浓度硒酸钠可以提高叶片铁、铜和锌含量,而硫缺乏和硒酸钠处理均会降低根部铁、铜、锌含量;硫充足(+S)和缺硫(-S)条件下促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度分别为5、1μmol/L,此时小麦生长状况良好,微量元素积累也较高;缺硫营养液中高浓度硒酸钠(10μmol/L)处理下,小麦叶片中硒含量最高,但对小麦幼苗有毒害作用,根长、叶绿素含量及硒耐受指数均最低,而硫酸盐可以减弱硒的毒害作用。不同营养环境下只有添加适宜浓度硒酸钠才能促进小麦幼苗生长,同时增加植物中营养元素含量。     

铜离子对水培青菜幼苗生长的影响

用溶液培养的方法研究了铜离子对青菜幼苗生长的影响及铜在植物体内的分布和积累情况。结果表明:3μmol/LCu2+即显著抑制根系的伸长,10μmol/LCu2+抑制青菜地上部生长,与对照相比,10μmol/LCu2+处理并不能显著降低根系生物量;5μmol/LCu2+处理,叶绿体色素的含量显著降低,10μmol/LCu2+使叶绿体色素的含量减少为对照的60%;青菜根系铜含量远大于地上部,且随着铜离子处理浓度的升高,根系和地上部的铜含量显著增加。     

不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响

利用水培试验研究了不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响。结果表明,1μmol·L~(-1)铜处理水稻时,幼苗的生长并不受影响,随着铜浓度的增加,水稻幼苗的生长受到不同程度的抑制;水稻幼苗地上部铜的含量和累积量随着溶液中铜供应水平的增加而增加,但水稻根系中铜的含量及累积量并不是随着外源铜浓度的增加而增加,其最大值均出现在20μmol·L~(-1)铜处理时;1μmol·L~(-1)铜处理的水稻地上部N、P和K的含量和累积量不受抑制,而在20、50和80μmol·L~(-1)铜处理中,地上部养分的含量和累积量显著减少;低铜浓度下(1和20μmol·L~(-1)),水稻根系吸收N、P和K不受影响,甚至20μmol·L~(-1)铜浓度更有利于水稻根系养分的吸收,高铜浓度下(50和80μmol·L~(-1)),水稻根系吸收养分受到不同程度影响,且在80μmol·L~(-1)铜浓度时,N、P、K的吸收均明显受到抑制。     

VA菌根菌丝对土壤磷和铜的吸收及其相关性

利用隔网分室盆栽方法,将土壤分为根系吸收区和菌丝吸收区,以白三叶草为供试作物,定量测定了VA菌根菌丝对土壤磷和铜的吸收量及其在植物体内的分布。结果表明,菌根的侵染显著提高了植物对磷和铜的吸收。但提高的程度受菌丝生长区供磷水平的影响。施磷水平提高,菌丝吸磷量明显增加,磷在地上部和根中的分布趋势一致。铜则不同,随施磷量的增加,地上部菌丝贡献率上升,而根中贡献率下降,菌丝吸铜总量也呈下降趋势。说明,菌丝对铜的吸收和运输与磷无密切关系。然而,铜从根部向地上部的运输受植物磷营养状况影响。     

铜对苋菜生长、光合作用和矿质含量的影响

[目的]了解铜对植物生长的抑制作用。[方法]以苋菜品种红苋为试材,采用盆栽试验,分4次添加CuSO4溶液,使土壤铜浓度达到4.0 mmol/kg,研究铜处理对苋菜生长、光合作用和矿质含量的影响。[结果]18 d龄苋菜幼苗经4.0 mmol/kg铜处理7 d后,叶的扩展受到明显抑制。尽管第3对叶(TL)比第2对叶(SL)铜积累量高,但TL净光合速率下降程度低于SL。铜处理后,叶片因扩展速度减慢而成为弱库,淀粉和蔗糖在叶片中积累,使光合作用受到反馈抑制,而根系糖含量变化不大。铜主要在根系中积累,过量的铜影响苋菜对钙、钾和镁矿物质的吸收和向上转运,从而明显影响矿物质在苋菜体内的分布。[结论]铜处理造成苋菜对矿质养分吸收的不平衡,并减少向上的转运量。     

铜在青菜体内的分布与存在形式研究

用溶液培养的方法研究了青菜对铜的吸收、分布 ,以及铜在青菜体内的存在形式。结果表明 :青菜根系铜含量远大于地上部 ,随着铜处理浓度的升高 ,根系和地上部的铜含量显著增加。青菜根系中的铜主要与小分子物质结合 ,但这些物质并不是由铜诱导产生的。     

褪黑素对镉胁迫下紫苏根系特征的影响

为揭示根系在褪黑素缓解植物镉胁迫效应中的作用,利用水培实验探讨了外源褪黑素对不同浓度镉处理(0、2、10 mg·kg^-1)下紫苏(Perilla frutescens)生长、根系形态及解剖结构、镉及相关必需元素含量等的影响。结果显示:镉处理显著抑制了紫苏地上部生长,未造成紫苏根系生物量显著改变,但根系形态和解剖结构发生显著变化,长度变短、直径变粗、表面积减小、中柱变粗、皮层占横切面的比例降低;低浓度镉处理的紫苏在添加外源褪黑素后,地上部生物量显著提高,根系镉含量和累积量、镉转运系数以及地上部镉含量和累积量显著下降,同时根系长度变长、中柱变细、皮层占比增加,根系中锌和铁的含量显著增加;高浓度镉处理的紫苏在添加外源褪黑素后,镉转运系数和地上部累积量显著降低,根系中锌含量显著增加,但地上部生物量没有增加。研究表明,外源褪黑素可以通过改变紫苏根系形态和解剖结构,同时增加锌和铁元素吸收,降低根系对镉的吸收以及向地上部位的转运,进而缓解镉胁迫对紫苏生长的抑制作用,但缓解作用因紫苏受镉胁迫程度不同而有所差异。     

缺铁胁迫对杜梨幼苗生理及铁吸收和转运相关基因表达的影响

[目的]本文旨在探讨缺铁胁迫下杜梨幼苗铁素吸收与转运相关生理生化特性和相关基因时空表达的差异,为解决梨树生产中极易产生的缺铁黄化问题提供理论依据。[方法]以杜梨幼苗为试材,采用全根及分根水培法,设置正常供铁(40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe)及缺铁(0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为-Fe)、分根供铁(1/2根供40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA、1/2根供0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe SR和-Fe SR)处理,研究铁素对杜梨幼苗的根系形态、质外体铁、有机酸含量等及相关基因表达的影响。[结果]处理12 d时,-Fe、+Fe SR和-Fe SR处理的总根长分别是相应处理0 d的1.76、3.02和3.20倍;不同铁处理根际pH值随时间的上升趋势均比+Fe处理缓慢;Fe~(3+)还原酶活性随不同铁处理时间先增强后下降;缺铁处理下根和叶中有机酸含量始终高于正常供铁处理。缺铁处理下铁吸收和转运相关基因表达显著上调,并随时间呈不同的变化规律,其中根系IRT1、FRO2、HA7基因2 d即显著上调表达,NRAMP1在中、后期(6 d)显著上调表达;CS1、CS2和NAS1在根系和叶片均表达,而NAS2和FRD3仅在根系表达;YSL3仅在叶中表达,且在8 d时显著上调表达。[结论]缺铁胁迫显著改变杜梨的根系形态,根系铁吸收相关的基因表达加强,根系还原能力提高;同时,调控有机酸类物质合成和转运的基因也上调表达,有利于促进铁螯合物由根系向地上部转运。     

非选择性阳离子通道对水稻幼苗镉吸收转运特性的影响

以高积累和低积累Cd的两种水稻幼苗为材料,对非选择性阳离子通道(NSCCs)在Cd吸收转运过程中的作用进行了研究。结果表明,水稻根系和地上部对Cd的吸收均存在高、低亲和两种转运系统,高积累品种幼苗的Cd吸收转运效率明显高于低积累品种;NSCCs在水稻Cd吸收转运过程中发挥了重要作用,对地上部Cd积累量的贡献率大于根系。在Cd浓度为0.1 mg·L-1的处理下,NSCCs对低积累水稻幼苗地上部Cd积累量的贡献率高达93.5%,显著高于对高积累品种的贡献率。环境中的Cd浓度越高,NSCCs的贡献率越低。NSCCs可能是水稻高亲和转运系统的重要组成部分,能将低浓度的Cd有效转运到地上部。     

剑麻对铜的耐性与累积效应研究初探

通过沙培试验研究了剑麻对重金属铜的耐性和累积效应,试验设计了铜浓度为0、100、250、400、500、1000、1500、2500、4000、5000mg/kg共10个浓度处理,60d后收获分析。结果表明:在低浓度0-500mg/kg时剑麻植株长势良好,地上部生长不受影响;浓度在1000￣2500mg/kg时剑麻植株出现毒害现象,表现为茎近根部出现褐色,并伴有叶上出现褐色斑点,根系几乎没有生长;浓度达到4000￣5000mg/kg时植株很快死亡;重金属铜对剑麻根系的生长影响较大。剑麻对重金属铜具有较强的忍耐性,其体内重金属铜含量地下部高于地上部,且剑麻植株体内积累的铜量随铜处理浓度的升高而增加。     

芋对铁锰铜锌吸收分配规律的研究

采用原子吸收法,研究了芋头对铁锰铜锌的吸收和分配规律。结果表明,芋对铁锰铜锌的吸收动态与植株干物质的积累规律基本一致,幼苗期对铁锰铜锌的吸收较少,发棵期和球茎膨大期吸收积累速率迅速增加,球茎膨大后期对铁锰吸收稍有下降。全生育期对铁锰铜锌的吸收比例为1:0．13:0．12:0．22。幼苗期和发棵前期锰铜锌主要分布在叶片和叶柄中,铁主要分布在根中;发棵后期和球茎膨大期铁锰铜锌主要分配在芋球茎中,地上部分配比例降低。     

铜对小青菜生长和叶片保护酶活性的影响

以小青菜为供试材料,利用土培试验研究了重金属铜对小青菜的株高、叶面积、叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化物酶活性以及青菜地上部和根系中铜累积的影响.结果表明,低浓度的铜(<25 nag·kg-1)对青菜生长起到促进作用;高浓度的铜(>20 mg·kg-1)对青菜生长起到抑制作用:施铜浓度>20 mg·kg-1时,严重限制了小青菜叶绿素的合成;铜浓度>10 mg·kgM-1时,青菜体内丙二醛含量和过氧化物酶活性开始升高,铜浓度为50 mg·kg-1时青菜体内的丙二醛含量和过氧化物酶活性分别为对照的1.86和1.85倍;随铜浓度的增大.小青菜地上部和根系中的铜含量均呈极显著增加,且主要在小青菜根系中累积.随铜浓度的增加,青菜地上部含铜量占植株总铜量的百分率逐渐降低,而根系中含铜量占植株总铜量的百分率逐渐升高.     

马缨丹对铜的生理响应及亚细胞分布特征

通过盆栽试验,分析了不同浓度铜处理下马缨丹(Lantana camara L.)的生物量、抗氧化酶活性及其对铜的吸收、转运和亚细胞分布。结果表明:低于600 mg·kg-1的铜处理下,马缨丹根、茎、叶的生物量分别较对照增加了6%~23%、4%~29%、6%~19%;而高于此浓度时,根系生物量无显著降低,但茎和叶的生物量分别较对照下降了26%~39%和19%~37%。铜处理下,其体内铜含量仅为12.45~59.17 mg·kg-1,且根系中铜含量均高于地上部,根系抑制了铜的吸收和转运;亚细胞分布研究表明,铜主要固定于根的可溶性部分(37%~64%)和茎、叶的细胞壁(40%~43%、29%~38%),具有保护细胞器的分布特征。此外,低于600 mg·kg-1的铜处理下,其根系和叶片中SOD、CAT、APX的活性显著高于对照,植株能够缓解低于600 mg·kg-1铜处理诱导的氧化胁迫;而高于此浓度时,叶片中POD、CAT、APX活性显著下降,抗氧化能力减弱,叶片受到氧化胁迫伤害,但根系受到的影响较小。因此,马缨丹是一种铜耐性植物,且根部的耐性强于地上部,其主要耐性机制是根系对铜的限制、可溶性部分和细胞壁对铜的固定及抗氧化酶对活性氧物质的清除。     

有机和无机氮对东南景天生长和镉积累的影响比较

通过水培试验,研究了有机和无机形态氮对两种生态型东南景天生长和镉积累的影响.结果表明,无论在低镉(10μmol·L-1)还是高镉(100 μmol·-1)条件下,与对照(T1)相比,外加无机形态氮(尿素)均能显著提高两种生态型东南景天地上部的生物量和叶绿素含量(P＜0.05);在低镉条件下,外加无机形态氮只能显著提高超积累生态型东南景天地上部镉积累量和非超积累生态型东南景天根部镉积累量(P＜0.05),在高镉条件下,外加无机形态氮对两种生态型东南景天体内镉积累量没有显著影响(P＞0.05).而无论在低镉还是高镉条件下,与对照(T1)相比,外加有机形态氮(精氨酸)能显著降低超积累生态型东南景天根系的生物量和叶绿素含量(P＜0.05);在低镉条件下,外加有机形态氮能显著提高两种生态型东南景天体内镉含量(P＜0.05),在高镉条件下,外加有机形态氮对两种生态型东南景天体内镉含量没有显著影响(P＞0.05).     

琼脂培养基质条件下砷在水稻幼苗中的积累转运

[目的]研究砷（As）在水稻幼苗中的积累转运。[方法]利用琼脂培养基质模拟厌氧的湿地环境,在不同As浓度条件下对水稻幼苗进行培养。[结果]培养基质中的As对水稻根部干重没有显著影响,对地上部干重产生了显著抑制作用。低剂量的As可以促进部分水稻品种干物质的积累。水稻根系对As具有较强的吸收积累能力,As被根系吸收后多数被固定于根部,只有少量被转运至茎叶,二者呈极显著正相关关系。[结论]该结果为进一步研究As在水稻中的积累转运规律提供了重要的理论依据。     

不同硝酸盐浓度对玉米幼苗生长的影响

玉米是高需氮作物,随着近几年作物经济产量的提高,施肥量投入过高导致了环境污染及作物氮肥利用率低等一系列问题。而作物苗期根系生长可以为后期的生长和经济产量提高打下坚实的基础。该研究以玉米自交系郑58和昌7-2及它们的杂交系郑单958为材料,采用液体培养方法 ,研究了0.02 m M、0.20 m M、2.00 m M、10.00 m M、20.00 m M(其中2 m M浓度处理为对照)硝酸盐浓度处理下三个玉米品种幼苗生物量、根系形态变化及测定硝态氮含量,结果表明:低浓度硝酸盐胁迫下,玉米幼苗侧根伸长受抑制,根系和地上部干物重受抑制,地上部的抑制作用较显著,表现为根冠比增加;高浓度硝酸盐胁迫下,玉米幼苗侧根长度和密度、根系和地上部干物重均下降,但体内的硝态氮含量则继续上升,表明这种奢侈的吸收与玉米幼苗的生长没有直接关系。子代郑单958品种幼苗的侧根长度大于亲本,体内硝态氮含量及干物质积累量也明显高于亲本,说明庞大的根系有利于吸收更多的养分,合成更多的干物质,同时也表明了子代的杂种优势。     

耕型红壤和红壤性水稻土铜的化学行为及施铜效应研究Ⅱ.土壤中铜的化学形态及施铜效应

应用选择溶解性的化学提取和幼苗试验等方法,研究了湖南省几种耕型红壤及其发育而成的水稻土铜的化学形态及其与土壤有效铜的关系,以及红壤旱地改水田后施铜对水稻吸铜和幼苗生长的影响.结果表明,供试土壤中的铜主要以有机态(15.2%)、无定形铁态(11.7%)、晶形铁态(17.2%)和残留态(56.0%)4种形态存在,其中红壤性水稻土有机态铜(18.7%)和无定形铁态铜(14.6%)明显高于耕型红壤(分别为8.0%和5.8%),而晶形铁态铜和残留态铜含量则是后者高于前者.红壤性水稻土有效铜含量显著高于耕型红壤.幼苗试验结果表明,耕型砂岩红壤施铜能明显促进水稻幼苗对铜的吸收,最佳施铜量为5～10 mg/kg土.     

水稻砷污染健康风险与砷代谢机制的研究

水稻是人类主要的粮食作物之一，然而，目前稻米主要生产区（东南亚地区）的土壤和灌溉水砷污染严重，导致稻米中砷的积累；砷在稻米中的积累通过食物链传递，对人体健康构成严重威胁。所以，稻米砷污染问题已成为东南亚地区比较突出且急需解决的环境问题之一，而减少水稻对砷的吸收、控制水稻体内砷向籽粒转移、降低籽粒中砷的生物有效性是解决这一问题的关键途径。因此，深入理解水稻对砷的吸收、体内转运和转化等代谢机制非常有必要。近年来有关水稻对砷的吸收和体内砷代谢机制的研究取得了很大进展。研究表明，水稻根系通过磷吸收通道吸收五价砷（As（Ⅴ）），水通道吸收三价砷（As（Ⅲ））。进入水稻体内的砷，一部分由地下部转运到地上部，其中一部分进一步被转运到水稻籽粒中。根表铁膜能抑制水稻对As（Ⅴ）的吸收和向地上部的转运。在水稻的地下部和（或）地上部还存在着As（Ⅴ）还原、As（Ⅲ）甲基化等砷形态的转化过程。最近，水稻砷酸盐还原酶基因已经被克隆和表征。